君鑫煤矿瓦斯地质图说明书140718.docx

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君鑫煤矿瓦斯地质图说明书君鑫煤矿瓦斯地质图说明书140718登封市君鑫煤业有限责任公司君鑫煤矿瓦斯地质图说明书中国矿业大学二零一四年七月目录0前言10.1课题立项10.2研究内容10.3完成情况21矿井概况31.1交通位置31.2井型、开拓方式及生产能力31.3瓦斯41.4煤层61.5煤质特征101.6岩浆岩101.7水文地质特征102地质构造及控制特征研究172.1矿区地质构造演化及分布特征172.2井田地质构造及分布特征212.3构造煤发育及分布特征222.4地质构造对瓦斯赋存的控制233矿井瓦斯地质规律研究253.1断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响253.2顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响263.3煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响263.4瓦斯含量分布及预测研究274矿井瓦斯涌出量预测334.1矿井二1煤层瓦斯涌出量资料统计及分析334.2矿井二1采煤工作面瓦斯涌出量预测335煤与瓦斯区域突出危险性预测385.1煤与瓦斯突出危险性参数测定及统计385.2煤与瓦斯区域突出危险性预测416煤层气资源量计算456.1资源量计算方法456.2资源量计算及参数的确定456.3资源量计算结果及评价477矿井瓦斯地质图编制487.1编图资料487.2编图内容和表示方法508结论57附图59附表600前言0.1课题立项课题立项瓦斯地质规律是瓦斯地质学科的核心内容，是瓦斯预测、治理的基础。

瓦斯地质图是瓦斯地质规律的科学总结，是煤炭管理工程技术人员交流的共同语言；能反映矿井瓦斯含量分布、瓦斯涌出规律，预测瓦斯涌出量；划分出不同级别的瓦斯地质单元，预测煤与瓦斯突出危险性；能够系统的集中反映矿井瓦斯地质资料，随时跟踪瓦斯地质信息，综合防治瓦斯灾害。

根据登封市君鑫煤业有限责任公司君鑫煤矿安全生产的客观需要，登封市君鑫煤业有限责任公司君鑫煤矿与中国矿业大学联合开展了“君鑫煤矿瓦斯地质图编制”工作，研究君鑫煤矿二1煤层瓦斯地质规律，进行准确的瓦斯预测，编制矿井瓦斯地质图，有的放矢综合防治瓦斯。

0.2研究内容研究内容该项目包括以下几个方面的研究内容：

（1）结合矿井勘探和生产阶段揭露的瓦斯地质资料，详细分析整个井田范围内二1煤层瓦斯赋存规律；重点研究矿井二1煤层的瓦斯地质规律。

（2）收集、整理的矿井生产阶段瓦斯基本参数及瓦斯涌出数据资料，分析二1煤层瓦斯分布及瓦斯涌出规律；寻求有效预测相邻下阶段瓦斯含量、瓦斯压力、回采工作面相对瓦斯涌出量的定量化计算公式。

（3）结合分析获得的二1煤层瓦斯地质及煤与瓦斯突出规律，并根据历次研究过程中实测的瓦斯基本参数及煤与瓦斯突出预测指标对矿井二1煤层进行区域预测工作。

（4）综合可靠的数据资料和分析成果，编制完成“登封市君鑫煤业有限责任公司君鑫煤矿瓦斯地质图说明书和二1煤层瓦斯地质图”。

0.3完成情况完成情况自项目开展以来，中国矿业大学与登封市君鑫煤业有限责任公司密切合作，对课题进行了深入研究，获得了以下成果:

（1）研究了区域构造演化和矿区构造及控制特征；

（2）研究了矿井瓦斯地质规律；（3）研究了二1煤层瓦斯压力、瓦斯含量的赋存规律，绘制了二1煤层瓦斯压力、瓦斯含量等值线；（5）进行了瓦斯涌出量预测，在系统收集、整理瓦斯涌出、瓦斯含量等资料的基础上，应用分源预测法预测了二1煤层回采工作面瓦斯涌出量，绘制了回采工作面绝对瓦斯涌出量等值线；（6）进行了二1煤层煤与瓦斯区域突出危险性预测，划分了煤与瓦斯突出危险区、无突出危险区；（7）编制了君鑫煤矿二1煤层的瓦斯地质图，并提交了图纸。

本项目的实施针对君鑫煤矿近、远期生产计划将具有现实意义和应用价值，具体表现在以下几个方面：

（1）系统、全面地收集和整理君鑫煤矿二1煤层勘探和生产阶段揭露的瓦斯、地质资料和数据，并分析、探讨其瓦斯地质规律，将为整个矿井深部采场的瓦斯涌出管理及煤与瓦斯突出日常预测、保障安全生产奠定可靠的基础。

（2）通过综合分析做出的瓦斯涌出及煤与瓦斯突出区域预测结论将为矿井瓦斯管理和制定安全技术措施提供辅助决策。

（3）满足了防治煤与瓦斯突出规定、煤矿安全规程等相关规定的要求。

1矿井概况1.1交通位置交通位置君鑫煤矿位于登封市西南石道乡境内，北东距登封市约25km，南距汝州市约25km，矿区北部有豫03公路及登封矿区铁路穿过，交通比较便利，详见图1-1。

图1-1交通位置示意图1.2井型、开拓方式及生产能力井型、开拓方式及生产能力君鑫煤矿开拓方式为两斜一立单水平上下山混合开拓，水平标高+80m，目前井田范围内布置3个井筒，副立井深298m，断面15.9m2，采用钢筋混凝土圆形浇筑，为主进风兼上下人物料提升。

主斜井长度800m，倾角29，断面10.6m2，采用半圆拱U型钢支护，辅助进风兼运输安全出口；回风斜井长度805m，倾角29，断面10.48m2，采用半圆拱U型钢支护，为专用回风井，兼做矿井的另一个安全出口。

矿井设计生产能力30万t/a，矿井服务年限35a。

井田共划分4个采区，分别为11、21、22、23采区，在用采区为11采区，在建采区为22采区。

生产区域在+80m水平以浅，布置有11091一个采煤工作面，采煤方法采用走向长壁后退式，一次采全高，全部垮落法管理顶板。

工作面采用ZH-2000/1.6/2.4型整体悬移组合顶梁支护，剩余可采走向长240m，工作面在2013年4月7日已停止采煤至今。

+80m水平以深22采区水平延伸布置有轨道下山、皮带下山、回风下山、辅助回风下山4个掘进工作面，均采用光面爆破，半圆拱钢网锚支护，4个掘进工作面。

1.3瓦斯瓦斯1.3.1通风系统矿井采用中央分列式通风，副立井进风，主斜井辅助进风，回风斜井专用回风。

回风斜井安装2台FBCDZ-22型隔爆对旋节能型通风机，一备一用，功率132KW2，风量为25206120m3/min，掘进工作面采用18KW2局扇压入式通风，实现了双风机双电源自动倒台和三专两闭锁。

1.3.2瓦斯赋存情况根据君鑫煤业有限责任公司二1煤层资源储量核实（分割）报告提供的资料，矿区内二1煤层钻孔瓦斯样分析结果见表1-1。

可以看出，瓦斯成份CH4在80.3895.02%之间，平均81.87%；CO2在1.069.83%之间，平均5.22%；N2在0.1513.73%之间，平均4.25%。

瓦斯含量CH4在2.5418.05m3/t.daf之间，平均9.80m3/t.daf；CO2在0.190.89m3/t.daf之间，N2在0.130.78m3/t.daf之间。

结合现生产矿井情况，预计矿井+150m水平以浅为瓦斯风化带，以深为瓦斯带。

表1-1二1煤瓦斯成份分析结果表孔号煤底标高（m）瓦斯成份（%）瓦斯含量（ml/g.daf）甲烷含量（m3/t）评价CO2CH4N2CO2CH4N25004-337.902.1893.174.650.208.340.4216.68合格5204-343.954.6895.020.300.8918.050.0618.05合格5402+170.085.7394.120.150.6710.980.1410.98合格5403-0.649.8388.951.220.413.720.057.44参考5502+64.231.0689.059.890.087.050.7812.69合格5604-201.096.1992.411.400.598.860.138.86合格5703+269.598.6278.3413.040.292.670.442.67废5705-65.524.7190.115.180.183.470.203.47合格5706-277.074.3193.981.710.347.460.227.46合格5803+15.125.8980.3813.730.192.540.432.54参考由钻孔瓦斯分析可知，本区由浅至深瓦斯分带明显，依次出现瓦斯风化带及甲烷带，各带的展布方向大致与煤层走向平行，瓦斯风化带大体在煤层底板标高+250m以浅，CH4成分80%，CH4含量80%，CH4含量218.05m3/t.daf。

1.3.3煤与瓦斯突出根据君鑫煤业有限责任公司二1煤层资源储量核实（分割）报告提供的资料，本矿西南浅部露头附近的新建煤矿于1971年曾因通风不畅而发生过瓦斯突出事故。

君鑫煤矿的邻近矿井二1煤层煤与瓦斯突出非常严重，如2006年2月10日18时30分左右，位于登封境内的马岭山煤矿正在井下进行打钻预测瓦斯时，打钻诱导二1煤发生煤与瓦斯突出事故，突出瓦斯3万多m3，突出煤量达200多t，造成15人死亡。

2007年5月16日3时30分，登封市颍阳镇王堂村马岭山煤矿副斜井十三平巷掘进工作面发生煤与瓦斯突出事故，突出煤量约304t，突出瓦斯量约1163m3，造成5名工人死亡。

2008年9月21日0时55分，登封市郑州广贤工贸有限公司新丰二矿62011下副巷掘进工作面在打钻作业时诱发煤与瓦斯突出，造成37人死亡、7人受伤。

2010年3月31日19时20分，伊川县国民煤业有限公司井下发生煤与瓦斯突出事故，瓦斯逆流到地面副井口遇火引起爆炸和燃烧。

事故造成44人死亡，26人受伤。

2010年8月2日23点19分，登封市白坪乡境内的郑煤集团三元东煤矿在巷道掘进时发生重大煤与瓦斯突出事故，造成16人死亡。

上述突出案例表明，登封境内的二1煤层在深部采掘过程中，即使是施工钻孔的轻微扰动，都可能引发煤与瓦斯突出事故。

为了保证矿井在深部采掘过程中的安全，必须采用区域瓦斯治理方法。

1.4煤层煤层1.4.1含煤地层本区主要赋存的煤矿床呈层状沉积于各时代地层之中，总体走向近东西而向北倾斜，倾角2431。

矿区内含煤地层为太原组、山西组及下、上石盒子组地层，总厚度594.99m。

太原组含煤7层，编号分别为一1一7煤，煤层平均总厚1.7m，均不可采；山西组含煤6层,编号分别为二0、二1、二21、二22、二3、二5煤,平均总厚4.32m，其中二1煤层为区内主要可采煤层，赋存于山西组下部，厚0.2814.52m，平均3.67m，其余煤层均不可采；下石盒子组含煤14层,编号分别为四0、四1四3、四5、四6、五1五5、六1六3，仅五3煤可采，厚0.371.80m,平均厚0.85m，其余均不可采；上石盒子组含煤4层，编号分别为七1七4，均不可采。

全区共计含煤31层，煤层平均总厚度8.88m，含煤系数1.5%,其中主要可采者两层（二1、五3）,可采煤层平均厚4.52m，可采含煤系数0.76%。

各煤段含煤性及煤层发育特征见表1-2。

表1-2各煤段含煤性及含煤特征简表地层代号煤段煤层名称穿过点见煤点见煤厚度（m）煤层评价系统组两极值平均值发育程度稳定性可采性PP2P2s七煤段七411200.210.04偶见不稳定不可采七311500.370.12偶见不稳定不可采七213900.770.35较发育不稳定不可采七113600.550.16偶见不稳定不可采P1P1x六煤段六318300.580.07偶见不稳定不可采六218300.370.06偶见不稳定不可采六118200.230.02偶见不稳定不可采五煤段五522600.440.10偶见不稳定不可采五4221100.440.17遇见不稳定不可采五3494801.800.85发育较稳定大部可采五2231300.570.18较发育不稳定不可采五123400.220.03偶见不稳定不可采四煤段四618200.270.03偶见不稳定不可采四518500.290.07遇见不稳定不可采四3221300.400.17较发育不稳定不可采四222600.330.06偶见不稳定不可采四121200.280.02偶见不稳定不可采四019100.270.01偶见不稳定不可采P1sh二煤段二515200.190.02偶见不稳定不可采二3191100.320.12较发育不稳定不可采二2231600.730.10偶见不稳定不可采二2311601.000.29较发育不稳定不可采二159590.2814.523.67发育较稳定全区可采二031100.320.01偶见不稳定不可采CC2C2t一煤段一7141000.460.26较发育不稳定不可采一6121000.650.31较发育不稳定不可采一511900.780.38较发育不稳定不可采一411400.270.10偶见不稳定不可采一311900.570.30较发育不稳定不可采一211900.390.25较发育不稳定不可采一111300.480.10偶见不稳定不可采君鑫煤矿地层综合柱状如图1-2所示。

1.4.2可采煤层1.4.2.1二1煤层1）空间位置、厚度及其变化本矿主采的二1煤层，位于山西组下部大占砂岩之下，距上部香炭砂岩约30m、砂锅砂岩约68m，距下部L7灰岩约11m。

煤厚0.2814.52m，平均3.67m。

井田埋深01050m，煤底标高+450-600m。

据穿过该层位的33个钻孔见煤点（其中邻近地段7孔）及矿井开采中测定的26个煤厚点统计，可采见煤点51个，占86.5%，不可采点8个，占13.5%（详见表1-3）。

8个不可采点，构成了2个长轴方向约北北东向的小范围不可采区，面积为0.068km2，占总含煤面积的1.3%，可采性指数达98.7%，属全区可采煤层。

从表1-3可以看出，煤厚大于1.3m点数为46个，占78%，说明本区二1煤为中厚-厚煤层，且以厚煤层为主。

经对全区59个见煤点统计计算，平均差P=2.32；标准差=2.95；不稳定系数Hn=3.96；变异系数V=80%。

平均差与标准差显示为较稳定煤层，而不稳定系数与变异系数呈现不稳定煤层。

从矿井开采结合区域资料总体衡量，本区二1煤层应属较稳定煤层。

2）煤层结构见煤孔中仅3孔各见一层夹矸，夹矸厚0.090.41m，夹矸岩性为泥岩和炭质泥岩。

开采中局部偶见夹矸。

属结构简单煤层。

3）顶、底板岩性特征区内二1煤层顶板岩性多为砂岩和泥岩，抗压强度为19.7182.3MPa，属不稳定中等稳定岩石类型；底板岩性多为泥岩和砂质泥岩，抗压强度为13.9160.0MPa，属较稳定岩石类型。

表1-3二1煤层厚度统计表0.010.690.701.301.313.53.5合计点数（个）占总点数%点数（个）占总点数%点数（个）占总点数%点数（个）占总点数%点数（个）钻孔26412.11545.51236.433采区623.113.8623.1135026合计813.558.52135.62542.4591.4.2.2五3煤层1）空间位置、厚度及其变化该煤层位于五煤段中部，距下部二1煤层约256m，距上部田家沟砂岩约120m。

煤厚0.371.80m，平均厚0.85m。

矿区范围内分布面积2.6km2。

地面埋深0500m，煤底标高+500-20m。

区内及邻近地段有23个钻孔穿过该层位，见煤22孔，可采13孔。

5402孔、5102孔见到2处不可采薄煤带。

不可采面积约占整个矿区面积的10。

层位较稳定，结合区域规律，属大部可采、较稳定煤层。

2）煤层结构5004、5202两孔见有12层夹矸，矸厚0.81.32m，岩性以泥岩、砂质泥岩为主。

开采中未发现夹矸。

属结构简单煤层。

3）顶、底板岩性特征煤层顶板大部分为砂质泥岩、砂岩和泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩和炭质泥岩，间接底板为粉砂岩或细粒砂岩。

1.5煤质特征煤质特征1.5.1五3煤属高灰、特低硫、低挥发分、中热值煤，较高软化温度灰，但据当地土法炼焦情况调查，该煤焦炭中杂质含量高、灰分高、熔融性差等而降低了其作为炼焦用煤的价值，故其还应以动力用煤为主。

1.5.2二1煤属低灰、低硫、低磷分、一级含砷、特低氯、低挥发分、特高热值煤，同时具有中等软化温度灰、低特低强度、高热稳定性、化学反应能力中等、中等结渣性、中等可选等特性。

因此，本区二1煤层适宜火力发电及沸腾层发生炉用煤和民用型煤。

1.6岩浆岩岩浆岩矿区内及邻近地区未发现岩浆岩。

1.7水文地质特征水文地质特征

（1）边界水文地质条件矿区处于颖阳芦店向斜西端浅部，紧邻箕山背斜北翼。

矿区南部出露的大面积下古生界碳酸盐岩，成为地下岩溶水接受降水渗入的补给区，西部、北部为径流带。

地下水沿地层倾向由南向北、沿地层走向由西向东径流。

本区接近区域地下水上游补给区，处于其北部径流带上部，地下水较丰富。

（2）地表水本区属于淮河流域，地面最大标高631m，最低400m。

当地侵蚀基准面标高为398m。

区内沟谷发育，多以季节性溪流为主。

主要地表水是矿区东部的隐士沟水库，最大库容量为548104m3，常年有水。

（3）含水层寒武系灰岩含水层主要由张夏组细晶鲕状灰岩和崮山组白云质灰岩组成，岩性比较稳定，岩溶发育程度较低，且不均一，具溶沟、溶槽、溶隙和溶孔、溶洞等溶蚀现象。

勘查中5701孔出现涌水。

孔口标高433.54m，涌水量1.7211.998L/s。

涌水深度195m，标高+238.54m，水温1717.5，属断层破碎带水。

据马岭山勘探区3个钻孔及本区5701孔资料，该含水层静止水位标高+434.24+482.46m，单位涌水量（q）0.008721.040L/s.m，渗透系数（K）0.024511.16m/d。

根据目前开采深度，静止水位标高为-11m，水化学类型为HCO3-Ca.Mg型及HCO3-Ca型。

矿化度0.2590.384g/L，水温1420。

资料表明，该层含岩溶裂隙承压水。

富水性及导水性极不均一，该层至二1煤层平均厚50.08m，其间夹有三个较稳定的隔水层，正常情况下，该层地下水不能直接进入二1煤层矿床，属二1煤层间接充水强含水层。

太原组下段灰岩含水层由L1L4灰岩组成，平均厚6.99m。

L1及L3灰岩较发育，层位稳定，岩溶裂隙发育较差，且多被方解石充填。

该层出露的泉水，仅有上窝泉一个，涌水量2.1725.002L/s。

其地下水动态随季节变化。

据西部3001、3505孔资料，该含水层地下水静止水位标高为+439.35+445.16m，单位涌水量（q）为0.0410.159L/s.m，渗透系数（K）0.3150.604m/d。

地下水化学类型主要为HCO3-Ca型，其次为HCO3-CaMg型，矿化度0.2390.363g/L。

水温1418。

该层为岩溶裂隙承压水含水层，含水性及透水性极不均一，地下水位埋藏较深。

该层至二1煤层距离平均33.00m，其间夹有两个较稳定的隔水层，正常情况下，该层地下水不能进入二1煤矿床，属间接充水含水层。

太原组上段灰岩含水层由L6L8灰岩组成。

其中L7灰岩较发育，岩性和层位较稳定，厚度平均7.34m，岩溶裂隙发育较差，且极不均一。

矿区中揭露该层的钻孔15个，钻孔简易水文观测结果，仅5003孔遇裂隙漏水，漏失量6.39m3/h。

据付4001孔抽水试验资料，单位涌水量（q）0.000266L/s.m，渗透系数（k）0.00243m/d。

地下水化学类型为HCO3-Ca型，矿化度0.741g/L，水温19.5。

该层地下水动态随季节性变化。

据新建煤矿观测资料，雨季水位升高，旱季水位降低，有时有滞后升高现象。

该层至二1煤层距离平均7.64m，为岩溶裂隙承压水，含水性弱，导水性差，且不均一，为二1煤层底板直接充水含水层。

二1煤层顶板砂岩含水层由二1煤层至下石盒子组底部之间的中、粗粒砂岩组成，以大占砂岩、香炭砂岩为主。

一般2-5层，平均厚15.80m。

矿区中揭露该层钻孔26个，均未发现涌（漏）水现象，据区外的3505、4101、4704孔资料，静止水位标高+495.39+514.67m，单位涌水量（q）0.0002170.0109L/s.m，渗透系数（K）0.0007210.140m/d。

水化学类型为HCO3-Ca、HCO3-CaMg型和HCO3-Na型，矿化度0.3530.739g/L,水温1523。

该层水属孔隙裂隙承压水，含水性弱，透水性差，且不均一，此层位于二1煤层上部，采煤期间地下水可直接进入矿床，属二1煤层顶板直接充水含水层。

下石盒子组含水层由砂锅窑砂岩底至田家沟砂岩顶间的中粗粒砂岩组成，其中三煤段砂岩平均厚11.22m，四煤段砂岩平均厚10.87m；五煤段底至田家沟砂岩顶界间砂岩，平均厚20.30m。

据马岭山勘探区钻孔简易水文地质观测结果，漏失量为1.1315.00m3/h，涌水量0.16m3/h（3504孔）。

本矿区外的4203孔五3煤层顶部砂岩段抽水资料，单位涌水量（q）0.00418L/s.m，渗透系数（K）0.0333m/d。

该层地下水化学类型为HCO3-Ca、HCO3-Ca.Mg型和HCO3-Na型。

矿化度0.3360.645g/L。

水温1619。

该层含水性弱，导水性差，属孔隙裂隙承压水，为五3煤层的顶、底板直接充水含水层，属二1煤层顶板间接充水含水层。

平顶山砂岩含水层由中粗粒长石石英砂岩和含砾粗砂岩组成，平均厚73.85m，主要分布于区北部分水岭地带，出露条件好，岩石节理、裂隙发育。

该层出露断层泉龙泉寺泉水1个，流量0.45L/s，水温15。

矿区有5604、5707孔遇裂隙漏水，漏水标高为+406.70+427.59m。

5604孔漏水7.82m3/h，5707孔漏水2.40m3/h。

该层属孔隙裂隙承压水，含水性及导水性较佳，因距五3、二1煤层较远，故对二1煤层影响甚微。

金斗山砂岩含水层由紫红色、暗紫色中厚层状中粒石英砂岩组成，厚度75.50m，主要分布矿区西北部，地表无泉水出露。

该层补给条件不佳，储水条件差，含水性弱，且不均一。

第四系含水层以坡积或冲洪积砂、砾卵石层为主，多分布于沟溪及其两侧和山坡脚处，平均厚5.36m，该层含水性较弱，动态随季节变化显著，以孔隙潜水为主，正常情况下对煤层影响不大。

（4）隔水层本溪组隔水层由鲕状铝质岩和铝质泥岩组成，沉积连续，层位稳定，厚度平均7.58m，岩石致密，裂隙不发育，正常情况下，可阻隔寒武系灰岩水和太原组下段灰岩水的联系。

但遇厚度较薄或构造破坏地段，隔水能力将会降低或失去隔水作用。

太原组中段隔水层系指L4和L7灰岩之间的泥岩、砂质泥岩和细粒砂岩，平均厚11.19m。

层位稳定，正常情况下，可阻隔太原组上、下段灰岩水